Để so sánh hiệu quả quá trình khoan tích hợp rung động so với khoan truyền thống, tiến hành thí nghiệm khoan hợp kim nhôm A5052-H34 trên máy phay đứng MAZAK- M-800 (hình 4.1) với mũi khoan HSS, D1.5 và đo xác định các thông số của các lỗ sau khoan và đặc điểm phoi trên các dụng cụ đo tại phòng thí nghiệm của trƣờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp- Đại học Thái Nguyên. Các thiết bị cho qua trình thí nghiệm cụ thể nhƣ sau:
1. Máy phay đứng MAZAK M-800:
Đây là loại máy phay đứng do tập đoàn chế tạo máy công cụ nổi tiếng thế giới, Mazak của Nhật Bản sản xuất. Trong thí nghiệm khoan này, sử dụng máy phay đứng thay vì máy khoan với mục đích dễ dàng chọn lƣợng chạy dao cũng nhƣ thuận tiện cho quá trình gá đặt và thao tác trong quá trình thí nghiệm. Hình 4.1
thể hiện máy phay đứng dùng để thí nghiệm khoan tại doanh nghiệp tƣ nhân Thái Long, Thái Nguyên. Các thông số máy nhƣ sau:
Bảng 4.1. Thông số cơ bản của máy phay sử dụng thí nghiệm
Số hiệu máy Tốc độ trục chính (v/ph) Lƣợng chạy dao (mm/ph) Kích thƣớc gia công lớn nhất (mm) MAZAK M-800 58-1500 15-1000 800x400x400
Hình 4.1. Máy phay đứng Mazak M-800
2. Mũi khoan xoắn:
Mũi khoan sử dụng để khoan trong thí nghiệm đƣợc thể hiện trên hình 4.2 là loại mũi khoan xoắn loại thƣờng do Trung Quốc sản xuất với các đặc điểm đƣợc thể hiện trong bảng 4.2.
Bảng 4.2. Thông số mũi khoan thí nghiệm
Đƣờng kính D (mm) Chiều dài phần làm việc l (mm) Vật liệu mũi khoan Góc nghiêng chính () Góc nghiêng của rãnh xoắn () 1.5 19 P18 120 30
Hình 4.2. Mũi khoan xoắn P18, D1.5 dùng cho thí nghiệm
3. Cơ cấu tạo rung động:
Cơ cấu tạo rung đã đƣợc thiết kế, chế tạo với thông số đặt khi thí nghiệm là tần số f = 60 Hz (ứng với tốc độ trục chính là 3600 v/ph) và biên độ A = 10 m đƣợc thể hiện trên hình 4.3.
Hình 4.3. Cơ cấu tạo rung động cho nguyên công khoan
4. Phôi hợp kim nhôm:
Phôi dùng cho thí nghiệm (hình 4.4) là 2 tấm phôi hợp kim nhôm Mg với số hiệu A5052 có kích thƣớc 25x25x13 (mm) đã đƣợc phay, mài đạt độ chính xác cao để đảm bảo định vị trong quá trình gia công và đo đạc. Thành phần hóa học vật liệu phôi:
Bảng 4.3. Thành phần hợp kim nhôm A5052 thí nghiệm[19]
Si (%) Fe(%) Cu (%) Mn (%) Mg (%) Zn(%) Ti(%) Cr(%) Pb(%) Sn(%) 0.110 0.365 0.012 0.026 2.489 0.023 0.013 0.253 0.008 <0.002 Ni(%) Na(%) Sr(%) V(%) Zr(%) Mo (%) Sb(%) Co(%) B(%) Al(%) 0.008 0.002 0.005 <0.002 0.004 <0.007 0.004 0.004 96.621
Bảng 4.4. Cơ tính của phôi gia công[18] Mác vật liệu Độ bền (MPa) Độ cứng HB Độ dãn dài tƣơng đối (%) Mô đun đàn hồi (GPa) A5052-H34 214 68 10 70.3
Hình 4.4. Phôi hợp kim nhôm gá đặt khi thí nghiệm
5. Kính hiển vi điện tử quét VEGA SBU EasyProbe:
Kính hiển vi điện tử quét VEGA SBU EasyProbe đƣợc thể hiện trên hình 4.5 là sản phẩm tiên tiến của hãng TESCAN, cộng hòa Séc. Hệ thống này có thể phóng đại hình ảnh đến 1.000.000 lần, kèm theo phần mềm Easy EDX để xử lý. Đây là hệ thống đang đƣợc sử dụng tại phòng thí nghiệm của Đại học Kỹ thuật Công nghiệp để xử lý đo đạc các chi tiết có thể coi là tế vi.
Hình 4.5. Kính hiển vi điện tử VEGA SBU EasyProbe
Phôi sau khi thí nghiệm và đo đƣờng kính lỗ, tiến hành cắt dọc theo thành lỗ trên máy cắt dây CW322S (hình 4.6) tại trung tâm thí nghiệm của Đại học Kỹ thuật Công nghiệp. Mục đích là để quan sát bề mặt lỗ khoan, xác định sơ bộ độ xiên của lỗ, chất lƣợng bề mặt lỗ và ba via mép cuối lỗ.
Hình 4.6. Máy cắt dây CW322S
7. Đồng hồ so:
Để xác định biên độ rung và rà bề mặt phẳng của chi tiết cần khoan, sử dụng đồng hồ so U530 nhƣ thể hiện trên hình 4.7. Đây là sản phẩm của hãng Ks, Đức với độ phân giải 1m.
Hình 4.7. Đồng hồ so
7. Chế độ công nghệ:
Tốc độ quay trục chính: n = 1000 v/p, lƣợng chạy dao Sv = 0.015 mm/v 8. Chế độ bôi trơn làm nguội: